劉福乾

(原陽(yáng)縣祥符朱引黃灌區(qū)管理局,河南原陽(yáng) 453500)

淺析截流施工技術(shù)在水利工程中的施工要點(diǎn)

劉福乾

(原陽(yáng)縣祥符朱引黃灌區(qū)管理局,河南原陽(yáng) 453500)

在水利工程項(xiàng)目建設(shè)中,作為一項(xiàng)重要環(huán)節(jié),截流施工會(huì)對(duì)整個(gè)工程的質(zhì)量好壞產(chǎn)生直接影響。水利企業(yè)在新時(shí)期背景下充分全面地認(rèn)識(shí)了截流施工必要性,并對(duì)截流的施工技術(shù)進(jìn)行認(rèn)真研究,便于與水利工程建設(shè)的需求得到滿足,從而確保水利工程截流的施工質(zhì)量得到有效提升。

水利工程截流施工要點(diǎn)分析

1 常見(jiàn)的水利工程截流方法

1.1 立堵截流法

立堵截流是從兩岸或一岸將截流材料運(yùn)向河床,并進(jìn)行拋投進(jìn)占,逐漸束窄直到整條河道完全斷流。立堵截流無(wú)需對(duì)浮橋或棧橋進(jìn)行架設(shè),存在簡(jiǎn)單的截流準(zhǔn)備工作,投資相較少。立堵截流法的運(yùn)用會(huì)隨著戧堤進(jìn)占,逐漸束窄了河床,龍口有較大流速,且由于不均勻的流速分布,應(yīng)運(yùn)用較大重量的塊體。戧堤端部場(chǎng)地狹窄,對(duì)自卸汽車拋投強(qiáng)度造成制約,從而影響到進(jìn)占的速度。立堵的類型又分為單戧、雙戧、多熗和寬戧幾種。

1.2 平堵截流

即在河床中對(duì)浮橋或棧橋是時(shí)候預(yù)先架設(shè),運(yùn)用汽車將截流材料運(yùn)至浮橋或棧橋上,并向水中拋入,均勻地逐層拋填上升,直到拋出水面,并使河道達(dá)到全部斷流狀態(tài)。平堵截流施工中,龍口會(huì)有較小的流速,且分布相對(duì)均勻,可運(yùn)用單個(gè)重量較小的截流材料進(jìn)行操作。在浮橋或棧橋上由自卸汽車對(duì)截流材料實(shí)施全線拋投,可對(duì)拋投強(qiáng)度和施工速度進(jìn)行加大。然而,在通航河道上對(duì)浮橋或棧橋進(jìn)行修建會(huì)對(duì)航運(yùn)造成嚴(yán)重影響,且加大了整個(gè)項(xiàng)目的工作量。

1.3 平立堵截流法

平立堵截流法是先期墊高或護(hù)固河床,憑借在大流量、高落差條件下,使軟基力度難度得到有效減輕的方法,實(shí)現(xiàn)截流的目的。

1.4 立平堵截流法

先對(duì)龍口采用立堵的方式進(jìn)行進(jìn)占,隨后實(shí)施平堵合龍。

2 截流施工的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 確定截流時(shí)間

確定截流時(shí)間顯得極為必要,在開(kāi)展具體操作時(shí),應(yīng)從以下幾方面內(nèi)容實(shí)施綜合分析。

(1)是否存在泄流的條件;建筑物的導(dǎo)流泄水是否滿足建成或泄流標(biāo)準(zhǔn)。還應(yīng)在截流之前,確保泄水道內(nèi)的圍堰或其他障礙物得到徹底清除。

(2)截流后應(yīng)確保有充足的時(shí)間存在,從而在汛期之前完成必要的工作處理。

(3)選定截流時(shí)間時(shí),還應(yīng)與實(shí)際的通航要求相結(jié)合,確保選定的截流時(shí)間不對(duì)影響通航工作。

(4)在北方冰凍季節(jié)開(kāi)展截流施工時(shí),一般禁止在流冰期間開(kāi)展截流施工。

(5)截流時(shí)間的確定顯得極為必要,在選擇具體的截流時(shí)間時(shí),避免僅根據(jù)工程進(jìn)度來(lái)進(jìn)行選擇。可以結(jié)合以往的水文記錄數(shù)據(jù)、專業(yè)技術(shù)人員的專業(yè)知識(shí)以及與氣候變化相結(jié)合,使截留時(shí)間的選擇得到準(zhǔn)確選擇,從而開(kāi)展施工操作。

2.2 設(shè)計(jì)截流流量

設(shè)計(jì)截流流量主要是指截流時(shí)間的截流設(shè)計(jì)流量。在開(kāi)展截流設(shè)計(jì)時(shí),所運(yùn)用的流量標(biāo)準(zhǔn)主要是指某一確定的截流時(shí)間開(kāi)展截流流量的設(shè)計(jì)工作,并與施工現(xiàn)場(chǎng)的水文、氣候等環(huán)節(jié)特征相結(jié)合進(jìn)行流量設(shè)計(jì)。一般,應(yīng)與水文氣象預(yù)報(bào)修正法相結(jié)合,確定設(shè)計(jì)流量。還應(yīng)結(jié)合工程的重要程度,對(duì)截流時(shí)段的重現(xiàn)期5～10年的月平均流量進(jìn)行選擇,當(dāng)然還能與工程需要相結(jié)合,選用其他方法。通常是根據(jù)頻率法將流量設(shè)計(jì)實(shí)施確定,與選用的截流時(shí)段相結(jié)合,并運(yùn)用此時(shí)段內(nèi)一定頻率的流量作為流量設(shè)計(jì)。截流設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)除了頻率法以外,還有較多工程對(duì)實(shí)測(cè)資料分析法進(jìn)行選擇,該方法通常在較長(zhǎng)水文資料、且河道有穩(wěn)定的水文特性的狀況下得到應(yīng)用。水文氣象預(yù)報(bào)修正法。由于存在較短的預(yù)報(bào)期,通常無(wú)法應(yīng)用于初步設(shè)計(jì)中,但是可在截流之前與預(yù)報(bào)流向相結(jié)合開(kāi)展適當(dāng)?shù)匦薷脑O(shè)計(jì)。在重大水利工程截流設(shè)計(jì)中,一般應(yīng)選用一個(gè)流量為主,然后開(kāi)展較小、較大流量出現(xiàn)概率的分析,并對(duì)幾個(gè)流量開(kāi)展截流模型試驗(yàn)和截流計(jì)算。對(duì)于深槽和淺灘的河道而言,還需要專項(xiàng)研究截流的不利因素。

2.3 確定龍口位置和寬度

通常情況下,截流戧堤的軸線位置上是龍口的位置,一般由河床相關(guān)地形、地質(zhì)和通航狀況等多方面因素的分析數(shù)據(jù)使戧堤軸線得到綜合確定。且截流戧堤的確定后即可對(duì)龍口位置得到確定。從地形條件上進(jìn)行分析,一般龍口位置周邊相對(duì)寬闊,并有一定的空間留置,且與放置材料的場(chǎng)地存在較近距離,為大量施工材料的存儲(chǔ)提供條件,使運(yùn)輸?shù)耐槧顟B(tài)得到保障。在地質(zhì)的選擇方面,應(yīng)在較薄覆蓋層的位置布置龍口,或是在一些天然的保護(hù)設(shè)備位置,例如巖石處。從而使水流產(chǎn)生的沖擊得到更好地減少,使工程壽命延長(zhǎng)或提升使用壽命。從分析水利方面,設(shè)置的龍口位置應(yīng)與主流位置正對(duì),則對(duì)大量的洪水泄流提供便利,從而使整個(gè)工程施工的安全性得到保障。在確定進(jìn)龍口寬度時(shí),應(yīng)與通航條件和戧堤束窄河床所形成的水利條件相結(jié)合,并根據(jù)截流期通航河流對(duì)通航的安全要求。確保在工程實(shí)際中合理龍口寬度的確定應(yīng)與龍口水利條件和通航條件的最小寬度得到滿足、

2.4 確定拋石料

塊石、土袋和石串是截流施工中運(yùn)用到的拋投材料。在實(shí)際施工中,若存在較差的截流水利條件,應(yīng)運(yùn)用鋼筋混凝土構(gòu)造、四面體、六面體等人工塊體,有效確保施工效果。選用拋石材料時(shí),應(yīng)對(duì)以下要求進(jìn)行注意。

(1)拋石材料應(yīng)有一定的透水性能存在,也需要相對(duì)容易的起重運(yùn)輸建設(shè)。

(2)與截流物的運(yùn)輸條件、可能流失的數(shù)量、其他水文和地質(zhì)等因素相結(jié)合,對(duì)拋石材料進(jìn)行確定,并進(jìn)行備份預(yù)留。

(3)在開(kāi)始使用的預(yù)進(jìn)占段所運(yùn)用的拋投物應(yīng)開(kāi)展就地選取材,運(yùn)用一些天然料或開(kāi)挖時(shí)所產(chǎn)生的渣料進(jìn)行施工。

3 水利工程截流施工難度減小的方法

3.1 分流量的加大,使分流條件得到改善

(1)將導(dǎo)流建筑物尺寸、斷面形式和底高程得到合理確定。

(2)重視泄水建筑物上下游引渠開(kāi)挖和上下游圍堰拆除的質(zhì)量,作為分流條件改善的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在工程實(shí)踐中,由于水下開(kāi)挖存在一定難度,通常會(huì)使上下游引渠出現(xiàn)尺寸不足的現(xiàn)象,或圍堰中殘留的壅水會(huì)大大增加截流落差,對(duì)工作的開(kāi)展造成一定難度。

(3)在永久泄水建筑物尺寸不足的狀況下,可以對(duì)截流分水閘或其他形式泄水道實(shí)施分流,當(dāng)完成截流之后,即可憑借閘門(mén)將泄水閘封堵,最后將截流任務(wù)完成。

3.2 龍口水力條件的改善

3.2.1 雙戧堤截流

雙戧堤截流運(yùn)用的是上下游兩道戧堤,協(xié)同實(shí)施截流的。能夠?qū)β洳顚?shí)施共同分擔(dān)。通常運(yùn)用上下戧堤立堵的方式。運(yùn)用較多的是進(jìn)占、雙戧固定進(jìn)占以及混合對(duì)兩種進(jìn)占方式進(jìn)行使用。最主要的是上戧進(jìn)占。由下戧對(duì)一定距離的進(jìn)占實(shí)施配合,局部壅高上戧下游水位,會(huì)使上戧進(jìn)占的龍口落差和流速得到減少。

雙戧進(jìn)占能夠?qū)β洳顚?shí)施分?jǐn)?使截流難度減輕,有利于就地取材,具有避免使用或少使用大塊料、人工塊料的優(yōu)勢(shì)。然而兩線施工,與單戧截流相比,雙戧進(jìn)占會(huì)有復(fù)雜的施工組織存在。嚴(yán)格的雙戧堤進(jìn)度要求,對(duì)指揮產(chǎn)生不利作用。軟基截流若要求雙線進(jìn)占龍口實(shí)施護(hù)底,則會(huì)使護(hù)底的工程量得到大大增加。在通航河道,航只需從兩個(gè)龍口通過(guò),有較多的雙戧截流存在,因此在運(yùn)用中應(yīng)先對(duì)謹(jǐn)慎。

3.2.2 三戧截流

三戧截流是對(duì)第三戧堤進(jìn)行利用,使落差得到有效分擔(dān),能夠在更大的落差下將截流任務(wù)完成。

3.2.3 寬戧截流

寬戧截流是對(duì)戧堤寬度實(shí)施增大,對(duì)水流落差實(shí)施分散,進(jìn)一步將龍口水流條件得以改善。但是進(jìn)占前線寬,要求有較大的投拋強(qiáng)度存在,大大增加了整個(gè)工程量,因此只有當(dāng)戧堤只作為壩體的一部分時(shí),運(yùn)用該方法較為適宜。否則會(huì)導(dǎo)致大量施工材料費(fèi)用的現(xiàn)象發(fā)生。

3.3 投拋料穩(wěn)定性的增大,使塊料流失減少

運(yùn)用的主要措施包括葡萄串石、大型構(gòu)架以及異型人式投拋體?；?qū)︿摌?gòu)架和較大比重的礦石為骨架的混凝土塊進(jìn)行投拋,使投拋體自身的穩(wěn)定性得到提升?；蛟邶埧谙掠纹叫杏趹甑梯S線的位置對(duì)一排攔石坎進(jìn)行設(shè)置,使投拋料的穩(wěn)定得到保障,避免塊料有流失現(xiàn)象發(fā)生。

4 截流施工的施工工藝

4.1 爆破截流施工

若壩址位于峽谷地區(qū),存在堅(jiān)硬的巖石、交通不便、岸坡較為陡峻,且不具備運(yùn)輸設(shè)備的狀況下,可運(yùn)用定向爆破截流的方法。為了在合龍的關(guān)鍵時(shí)刻將大量材料瞬間拋入龍口并達(dá)到封閉狀態(tài),除了運(yùn)用定向爆破巖石方法以外,還可以在河床上預(yù)先對(duì)巨大的混凝土塊體進(jìn)行澆筑合龍,用爆破法炸斷支撐體,使塊體向水中落入,從而封閉龍口。但應(yīng)指出,運(yùn)用爆破截流,雖然可以對(duì)瞬時(shí)的巨大投拋強(qiáng)度進(jìn)行利用,從而使水流截?cái)?但由于瞬間拋投有較大強(qiáng)度,材料入水時(shí)會(huì)有較大擠壓波產(chǎn)生,巨大的波浪會(huì)破壞已經(jīng)修好的戧堤,并會(huì)導(dǎo)致下游河道瞬時(shí)斷流。除此以外,在進(jìn)行定向爆破巖石時(shí),還應(yīng)對(duì)個(gè)別飛石距離、空氣沖擊波以及地震的安全影響距離進(jìn)行校核。

4.2 下閘截流的施工工藝

人工泄水道的截流一般是在泄水道中對(duì)閘墩進(jìn)行預(yù)先修建,最后運(yùn)用下閘截流。在天然河道中,條件允許時(shí)可先對(duì)截流閘進(jìn)行設(shè)置,最后下閘截流。

4.3 拋投石料截流方法的施工

目前國(guó)內(nèi)外運(yùn)用較多的截流方式則是投拋塊料截流,在各種情況下得到適用,特別是在大流量、大落差的河道上的截流施工。投拋石料的方法一般在龍口位置對(duì)石塊進(jìn)行投拋,或通過(guò)拋投人工塊體的方式對(duì)水流實(shí)施堵截,迫使河水通過(guò)倒流建筑物下泄。運(yùn)用投拋塊料的方式進(jìn)行截流,根據(jù)不同的投拋合龍方法,截流主要包括平堵、立堵和混合堵三種。

5 結(jié)語(yǔ)

總之,作為一項(xiàng)利國(guó)利民的工程,水利工程質(zhì)量的優(yōu)劣嚴(yán)重影響了民生和社會(huì)的發(fā)展。所以,應(yīng)分析探討關(guān)于水利工程截流的施工技術(shù),有極為重要的意義存在。不僅能夠使水利工程質(zhì)量得到提升,增加水利企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,而且對(duì)我國(guó)水利事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生推動(dòng)作用。

[1]于淑芳,王錦成.淺議水利工程施工中導(dǎo)流與截流方案的重要性[J].中國(guó)水運(yùn),2012(3).

[2]陳理勇.淺談中小型水利工程截流設(shè)計(jì)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題[J].治淮,2007(5).